DE102006006841A1

DE102006006841A1 - Vorrichtung und Verfahren für den Neustart eines Motors

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Publication number: DE102006006841A1
Application number: DE102006006841A
Authority: DE
Inventors: William C. Clinton Township Albertson; Mike M. Macomb Mc Donald; Dimitrios Ann Arbor Rizoulis; Kenneth J. Brighton Buslepp; Douglas R. Sterling Heights Verner
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: US7218010B2; US20060181084A1; DE102006006841B4; CN1821569A; CN100564866C

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein "mildes hybrides" Start-Stopp-Fahrzeug mit einem Startsystem, das eine traditionelle Motor- und Getriebearchitektur benutzt. Die vorliegende Erfindung trennt das Ritzelaktuatorsolenoid von dem Startermotor-Leistungsschaltkreis. Es ist ein Leistungsrelais vorgesehen, um den Startermotor zu schalten. Das Ritzel in der vorliegenden Erfindung wird in Zuständen mit gestopptem Motor im Voraus zu dem Schwungrad-Hohlrad bewegt und mit diesem kämmend gehalten. Dann wird ein "Vorstrom" an das Leistungsrelais knapp unter dem angelegt, der erforderlich ist, um das Leistungsrelais mit Energie zu beaufschlagen. Nach einer Anforderung eines Motorstarts wird der Strom zunehmen, um das Relais mit Energie zu beaufschlagen und zuzulassen, dass der Startermotor anläuft. Auf diese Weise wird die Zeitverzögerung von dem Anlasssystem um einen wesentlichen Betrag verkürzt, was ein vorteilhaftes Neustarten und Ingangsetzen zulässt. Das Ritzelaktuatorsolenoid kann bei dieser Erfindung auch zwei Spulen aufweisen, die selektiv mit Energie beaufschlagt werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum schnellen und effizienten Neustarten eines "milden hybriden" Start-Stopp-Verbrennungsmotors, indem der Ritzelbewegungskreis von dem Leistungsrelaiskreis des Startermotors getrennt wird, das Ritzel im Voraus zu dem Schwungrad-Hohlrad bewegt wird, und das Leistungsrelais mit einem "Vorstrom" beliefert wird, um die Zeitverzögerung vor dem Neustart zu verringern.

Mit dem gegenwärtigen Druck nach Fahrzeugen mit besserer Kraftstoffwirtschaftlichkeit und geringeren Emissionen sind viele neuartige Lösungen für Architekturen und Betriebsstrategien von Verbrennungsmotoren entwickelt worden. Eine derartige Strategie ist es, den Motor einfach auszuschalten, wenn er in einer Leerlauf-Betriebsart arbeitet. Es sind viele Anordnungen vorgeschlagen worden, um einen schnellen Neustart des Motors zu bewirken. Die einfachsten und kostengünstigsten Systeme enthalten eine traditionelle oder "ab Lager verfügbare" Starter/Ritzel- und Schwungrad/Hohlrad-Anordnung. Als solche hat diese Art von Start-Stopp-Strategie einen minimalen Einfluss auf Motor- und Getriebearchitekturen im Vergleich mit anderen Hybridstrategien. Die Ansprechzeit dieses Systems kann recht lang sein, was eine wichtige Erwägung ist, da die Autohersteller versuchen, einen nahtlosen Neustart und ein nahtloses Ingangsetzen von Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen. Die Zeit, die erforderlich ist, um das traditionelle Leistungsrelaisschalten und die Antriebszahnrad-Eingriffsmechanismen des Starters mit Energie zu beaufschlagen, ergibt einen signifikanten Bruchteil der Gesamtverzögerungszeit.

Diese Verzögerungszeit kann anhand einer Erläuterung des Betriebs eines traditionellen Startsystems besser verstanden werden. Die typischen Startersteuerungen, die heutzutage in einem Fahrzeug zu finden sind, weisen Startkontakte auf, die in einem über einen Schlüssel betätigten Zündschalter enthalten sind. Es kann jedoch ein über ein Pedal betätigter Zündschalter für eine "milde hybride" Anordnung angewandt werden. Wenn der Zündschlüssel gegen den Federdruck aus der "An"-Position in die "Start"-Position gedreht wird, schließen sich die Startkontakte. Dies verbindet wiederum ein Startermotorsolenoid mit einer Fahrzeugbatterie. Ein Solenoid ist erforderlich, da der Startermotor eine massive Zufuhr von elektrischem Strom von der Batterie benötigt, um seine internen Bauteile in Betrieb zu nehmen.

Nach der Verbindung werden Spulen, die in dem Solenoid enthalten sind, mit Energie beaufschlagt, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, das einen Anker nach innen zieht. Dieser Anker gelangt mit einem Ritzelaktuator an einem Ende in Eingriff, der wiederum ein an der Startermotorwelle montiertes Ritzel derart bewegt, dass es mit dem Hohlrad des Schwungrads des Motors in Eingriff gelangt. Hinter dem Ritzel ist eine Schraubenfeder angeordnet, die sicherstellen wird, dass das Ritzel in dem Fall mit dem Schwungrad-Hohlrad kämmt, dass die Zahnradzähne in einem Zustand nicht richtig in Eingriff stehen, der als "Anschlagen" bezeichnet wird. Gleichzeitig zwingen die Ankerbewegungskräfte einen Schwerlastschalter dazu, den Startermotor mit der Batterie zu verbinden, und das Anlassen des Motors wird beginnen. Die Spulen in dem Solenoid weisen eine ausreichende Magnetfeldstärke auf, um gleichzeitig das Ritzel zu bewegen und den Startermotorschalter zu schließen. Eine Feder an dem Ritzelaktuator zieht das Ritzel aus der Kämmung heraus, wenn nach dem Motorstart der Strom zu dem Solenoid unterbrochen wird. Obwohl dieses Verfahren eine Verzögerungszeit von nur Sekunden erfordert, ist ein besser ansprechendes Verfahren erwünscht, um einen nahtlosen Betrieb einer "milden hybriden" Start-Stopp-Anordnung sicherzustellen.

Dementsprechend strebt die vorliegende Erfindung an, die vorstehend erwähnte Zeitverzögerung in dem Motorstartsystem für einen "milden hybriden" Start-Stopp-Motor unter Verwendung eines herkömmlichen Motorstarters und -schwungrades zu vermindern, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems bereitzustellen.

Die vorliegende Erfindung trennt das Solenoid, das das Ritzel zu dem Schwungrad-Hohlrad bewegt, während es die Leistungsverbindung mit dem Startermotor bereitstellt, in zwei diskrete Kreise. Das Solenoid wird beibehalten, um das Ritzel zu bewegen, jedoch stellt ein separates Leistungsrelais die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Startermotor bereit. Es können gesteuerte Stromquellen, wie etwa Pulsweitenmodulationseinrichtungen, vorgesehen sein, damit sowohl das Ritzelbewegungssolenoid als auch das Leistungsrelais mit unterschiedlichen Strompegeln zu unterschiedlichen Zeiten während eines Motorstoppzustandes mit Energie beaufschlagt werden können.

Wenn beispielsweise der Motor gestoppt ist, wird das Ritzelbewegungssolenoid bis zu dem maximalen Einziehstrom über eine vorbestimmte Zeit mit Energie beaufschlagt, damit das Ritzel sich zu dem Schwungrad-Hohlrad bewegen und mit diesem in Eingriff gelangen kann. Sollten die Zähne nicht richtig kämmen, in einem Zustand, der als "Anschlagen" bezeichnet wird, ist eine Schraubenfeder hinter dem Ritzel vorgesehen, um das Ritzel gegen das Schwungrad zu halten. Der Strom zu dem Solenoid wird dann auf einen "Haltepegel" vermindert. Dieser Haltepegel ist ebenfalls vorbestimmt und hängt von der Menge an Strom ab, die erforderlich ist, um das Ritzel mit den Zähnen des Schwungrad-Hohlrades kämmend zu halten. Ein alternatives Verfahren zum Bewerkstelligen dieses "Haltezustandes" mit reduziertem Strom wäre es, zwei separate Spulen in dem Solenoid vorzusehen und zuzulassen, dass ein Spulenkreis öffnet, wenn der Solenoidanker einen vollen Hub ausgeführt hat. Gleichzeitig mit dem Betrieb einer vorausgehenden Bewegung des Ritzels wird das Leistungsrelais mit einem "Vorstrom" versorgt. Dieser "Vorstrom" lässt zu, dass sich der Spulenstrom in dem Relais auf einen Pegel knapp unter dem Punkt aufbaut, an dem das Schalten auftreten wird, wodurch viel von der Zeitverzögerung beseitigt wird, die enthalten ist, wenn ein Leistungsrelais ohne einen "Vorstrom" geschaltet wird. Sowohl das Ritzel als auch das Leistungsrelais sind nun in einem günstigen Zustand, um einen schnellen Neustart des Motors zu ermöglichen, wenn eine Neustartanforderung ausgegeben wird.

Dementsprechend stellt die Erfindung einen Verbrennungsmotor bereit, der in einer Start-Stopp-Betriebsart betreibbar ist und aufweist: einen Startermotor mit einem Ritzel, ein Leistungsrelais zum Schalten des Startermotors, eine Batterie zum Liefern eines Stroms an den Starter, ein Ritzelaktuatorsolenoid zum Bewegen des Ritzels, eine Steuereinheit mit einer Logik zum Betreiben des Ritzelaktuatorsolenoids getrennt von dem Leistungsrelais, und eine gesteuerte Stromquelle für das Leistungsrelais, um einen Vorstrompegel während Zuständen mit ausgeschaltetem Motor bereitzustellen und den Strom zu erhöhen, um ein Schalten des Leistungsrelais zu ermöglichen, wenn von der Steuereinheit ein Neustartsignal erfasst wird. Gemäß einem anderen Aspekt des vorstehenden Verbrennungsmotors kann auch eine gesteuerte Stromquelle für das Ritzelaktuatorsolenoid vorgesehen sein, die einen maximalen Einziehstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer während Zuständen mit ausgeschaltetem Motor liefert, und die den Strom für das Ritzelaktuatorsolenoid am Ende der vorbestimmten Zeitdauer auf einen Haltestrom verringert. Die gesteuerte Stromquelle für das Leistungsrelais und die gesteuerte Stromquelle für das Ritzelaktuatorsolenoid können pulsweitenmodulierte Einrichtungen sein. In einer alternativen Ausführungsform des Verbrennungsmotors dieser Erfindung kann das Ritzelaktuatorsolenoid zwei Spulen mit einem über einen Anker betätigten Satz elektrischer Kontakte aufweisen, die geöffnet werden können, um die Energie von einer Spule wegzunehmen, wodurch das Ritzelaktuatorsolenoid in Ansprechen auf die Steuereinheit mit einem relativ niedrigen Strompegel mit Energie beaufschlagt wird.

Diese Erfindung stellt auch ein verbessertes Verfahren einer Stromsteuerung für ein schnelles Ansprechen auf ein Neustartsignal für einen Motor bereit, der ein Schwungrad-Hohlrad und einen traditionellen Starter mit einem Ritzel aufweist, und der ein Ritzelaktuatorsolenoid und ein Leistungsrelais sowie eine Steuereinheit aufweist. Das Verfahren umfasst, dass: ein Stromfluss zu dem Ritzelaktuatorsolenoid mit einem maximalen Einziehstrom über eine vorbestimmte Zeitdauer gesteuert wird, die ausreicht, damit sich das Ritzel zu dem Schwungrad-Hohlrad bewegen kann, danach der Ritzelaktuatorsolenoidstrom auf einen Pegel verringert wird, um das Ritzel mit dem Schwungrad-Hohlrad kämmend zu halten, und der Stromfluss zu dem Leistungsrelais mit weniger als dem minimalen Einziehstrom separat gesteuert wird, damit der Relaisspulenstrom auf einen Pegel ansteigen kann, der nicht ausreichend hoch ist, um ein Leistungsschalten des Leistungsrelais zu bewirken, aber ausreichend hoch ist, um die Zeit, die erforderlich ist, damit das Leistungsrelais in Ansprechen auf das Neustartsignal geschaltet wird, um einen wesentlichen Teil zu verkürzen. In einer alternativen Ausführungsform dieses Verfahrens kann das Ritzelaktuatorsolenoid zwei Spulen und einen über einen Anker betätigten Satz elektrischer Kontakte aufweisen, die betreibbar sind, um das Ritzelaktuatorsolenoid in Ansprechen auf die Steuereinheit mit einem relativ niedrigen Strompegel mit Energie zu beaufschlagen, um das Ritzelaktuatorsolenoid zu steuern.

Diese Erfindung stellt weiter ein verbessertes System zum Neustarten eines Motors bereit, der ein Ritzelaktuatorsolenoid und ein Leistungsrelais aufweist. Das System umfasst: eine erste gesteuerte Stromquelle zum Beaufschlagen des Ritzelaktuatorsolenoids mit Energie mit hohen und niedrigen Strompegeln; eine zweite gesteuerte Stromquelle zum Beaufschlagen des Leistungsrelais mit Energie mit niedrigen und hohen Strompegeln, und eine Steuereinheit für die gesteuerten Stromquellen, die betreibbar ist, um die erste gesteuerte Stromquelle mit dem hohen Strompegel zu steuern, wenn die zweite gesteuerte Stromquelle mit dem niedrigen Strompegel gesteuert wird, wobei die Steuereinheit betreibbar ist, um die erste gesteuerte Stromquelle mit dem niedrigen Strompegel zu steuern, wenn die zweite gesteuerte Stromquelle mit dem hohen Strompegel gesteuert wird.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist bzw. sind:

1 eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, die einen separaten Ritzelaktuatorsolenoidkreis und einen separaten Startermotorleistungskreis mit einem Leistungsrelais zeigt, wobei beide Kreise von gesteuerten Stromquellen mit Energie beaufschlagt werden können;

2 eine graphische Darstellung der Motor-Start-Stopp-Steuerstrategie zum Steuern des Stroms zu dem Ritzelaktuatorsolenoid;

3 eine graphische Darstellung der Motor-Start-Stopp-Steuerstrategie zum Steuern des Stroms zu dem Ritzelleistungsrelais;

4 eine graphische Darstellung des Ansprechens eines traditionellen Relais auf einen angelegten Strom, die die Verzögerungszeit zeigt, die traditionell zum Beaufschlagen der Spule in dem Relais mit Energie gehört; und

5a und 5b schematische Darstellungen eines Ritzelaktuatorsolenoids mit zwei Spulen im Betrieb.

Die vorliegende Erfindung ist in 1 schematisch gezeigt. Die Motorsteuereinheit 30 für den Motor 11 empfängt verschiedene Eingänge von den am Fahrzeug befindlichen Sensoren 12, wie etwa die Motordrehzahl (RPM), Start/Stopp-Anforderungen, Fahrzeuggeschwindigkeit usw. Die Anlasssteuereinheit 10 kann in der Motorsteuereinheit 30 enthalten oder vollständig separat sein. Die Eingänge 12 werden von der Steuereinheit 10 verarbeitet, um festzustellen, in welchem Zustand sich das Motoranlasssystem befinden sollte. Die Steuereinheit 10 ist elektrisch mit einer gesteuerten Stromquelle 13 für ein Leistungsrelais sowie mit einer gesteuerten Stromquelle 14 für ein Ritzelaktuatorsolenoid verbunden. Die gesteuerte Stromquelle 14 für ein Ritzelaktuatorsolenoid ist mit einem Ritzelaktuatorsolenoid 15 verbunden. Die gesteuerte Stromquelle 13 für ein Leistungsrelais ist mit einem Leistungsrelais 16 verbunden. Das Leistungsrelais 16 ist in Reihe geschaltet, wobei es die Batterie 17 und den Startermotor 18 verbindet. Die typische Spannung für eine Kraftfahrzeugbatterie 17 beträgt 12 Volt, jedoch kann die Spannung gemäß der Anwendung verringert oder erhöht werden. Die gesteuerten Stromquellen 13, 14 wer den in der bevorzugten Ausführungsform Pulsweitenmodulationseinrichtungen (PWM-Einrichtungen) sein. Fachleute werden jedoch erkennen, dass andere Einrichtungen, wie etwa Rheostaten und analoge Verstärker, ohne Änderung des erfinderischen Konzepts verwendet werden können.
Die Arbeitsweise dieser Anordnung wird nun ausführlich anhand der 1, 2 und 3 erläutert. Wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, wird von der Motorsteuereinheit 30 eine Anforderung ausgegeben, den Verbrennungsmotor 11 auszuschalten. Nach Abschluss dieses Ausschaltereignisses 20 wird die Steuereinheit 10 des Motoranlasssystems Eingänge 12 empfangen. Die Eingänge 12, wie etwa die Motordrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit, werden der Steuereinheit 10 bestätigen, dass der Motor sich im richtigen Zustand befindet, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Die Steuereinheit 10 wird dann der gesteuerten Stromquelle 14 für das Ritzelaktuatorsolenoid Befehle erteilen, die wiederum den maximalen erforderlichen Einziehstrom 22(A) für die vorbestimmte Ritzelbewegungszeit 23 ausgeben wird, damit das Ritzel 58 (das in den 5a und 5b gezeigt ist) sich zu dem Schwungrad-Hohlrad 60 (das in den 5a und 5b gezeigt ist) bewegen kann. Der Strompegel A ist der maximale erforderlichen Solenoideinziehstrompegel, der von dem Hersteller spezifiziert ist, um ein Einziehen des Ritzelaktuatorsolenoids 15 zu garantieren. Der angelegte Strom wird für die ungünstigste Einziehzeit auf Pegel A gehalten. Bei Abschluss des Bewegungsmanövers 21 wird dann die gesteuerte Stromquelle 14 für das Ritzelaktuatorsolenoid den Strom auf den maximalen Haltestrom 24(B), der erforderlich ist, um das Ritzel 58 mit dem Schwungrad-Hohlrad 60 in Kontakt zu halten, vermindern. Der Strompegel B ist der maximale Haltestrom, der von dem Hersteller spezifiziert ist und garantieren wird, dass das Ritzelaktuatorsolenoid 15 in dem eingezogenen Zustand bleiben wird. Gleichzeitig mit dem Motorausschaltereignis 20 wird die Steuereinheit 10 der gesteuerten Stromquelle 13 für das Leistungsrelais einen "Vorstrom"-Pegel 25(C) befehlen. Der "Vorstrom"-Pegel C ist derart gewählt, dass er niedriger ist als der vom Hersteller spezifizierte minimale Einziehstrom für das Leistungsrelais 16. Dies wird sicherstellen, dass der "Vorstrom"-Pegel C auf einem Strompegel knapp unter dem liegt, den der Hersteller als zum Schalten des Leistungsrelais 16 erforderlich spezifiziert.
Nachdem eine Zeitdauer verstrichen ist, kann der Bediener oder Fahrer dem Motor 11 ein Anlassen befehlen, möglicherweise indem sie/er ihren/seinen Fuß von dem Bremspedal hebt. Während des Anlassbefehls, z.B. bei 26, wird die Steuereinheit 10 der gesteuerten Stromquelle 13 für das Leistungsrelais befehlen, den maximalen verfügbaren Relaisstrom 27(D) auszugeben. An diesem Punkt wird das Leistungsrelais 16 mit einem ausreichenden Strom mit Energie beaufschlagt, damit das Schalten des Leistungsrelais 16 erfolgen kann. Die Zeit, die erforderlich ist, um das Leistungsrelais 16 zu schalten, ist vermindert worden, da dem Leistungsrelais 16 ein "Vorstrom"-Pegel C geliefert worden ist. Nach dem Schalten wird die Verbindung zwischen dem Startermotor 18 und der Batterie 17 schließen, was bewirkt, dass der Startermotor 18 das im Voraus bewegte Ritzel 58 gegen das Schwungrad-Hohlrad 60 andreht, wodurch der Motor 11 angelassen wird. Nach dem Motorstart 28 wird der Anlassbefehl unterbrochen, und die Steuereinheit 10 wird bewirken, dass sowohl die gesteuerte Stromquelle 13 für das Leistungsrelais als auch die gesteuerte Stromquelle 14 für das Ritzelaktuatorsolenoid jeglichen Stromfluss zu sowohl dem Leistungsrelais 16 als auch dem Ritzelaktuatorsolenoid 15 unterbinden werden.
4 ist eine graphische Darstellung des Ansprechens eines typischen oder traditionellen Leistungsrelais 16 auf einen angelegten Strom. Obwohl der maximale verfügbare Relaisstrompegel D an das Relais bei T₀ angelegt wird, wird der Anker des Relais bis zu T₂ nicht beginnen sich zu bewegen. Diese Zeitverzögerung ist auf die elektromagnetische "Erregung" zurückzuführen, die die Spule innerhalb des Leistungsrelais 16 benötigt. Bei T₃ wird der Anker seinen vollen Hub ausgeführt haben. Die Gesamtzeit vom Anlegen des maximalen verfügbaren Relaisstroms D bis zu dem Punkt, bei dem der Relaisanker seinen vollen Hub ausgeführt hat, kann durch Subtrahieren von T₀ von T₃ charakterisiert werden. Die vorliegende Erfindung verkürzt die Verzögerungszeit von dem Anlasssystem stark, indem dem Leistungsrelais 16 ein "Vorstrom"-Pegel C geliefert wird. Dieser "Vorstrom"-Pegel C entspricht dem Punkt T₁ auf der Zeitachse. Die Gesamtzeit, die eingespart wird, indem der "Vorstrom"-Pegel C geliefert wird, kann durch T₀ subtrahiert von T₁ charakterisiert werden. Für dieses besondere Beispiel beträgt die Zeit, die eingespart wird, indem ein "Vorstrom"-Pegel C an das Leistungsrelais 16 angelegt wird, annähernd 50 % der Aktivierungszeit des Leistungsrelais.
Die 5a und 5b sind schematische Darstellungen einer alternativen Ausführungsform zum Steuern des Stroms zu dem Ritzelaktuatorsolenoid 15 während der "Halteperiode" des sich im Voraus bewegenden Ritzels 58. Das Ritzelaktuatorsolenoid 15 besteht aus zwei Spulen, und zwar eine erste Spule 50 und eine zweite Spule 52. Ein Anker 56 ist in den Spulen 50 und 52 betreibbar, wenn ein Strom an die Klemme 51 des Ritzelaktuatorsolenoids 15 angelegt wird. Wenn der maximale Einziehstrom A für das Ritzelaktuatorsolenoid von dem Anlasssteuermodul 10 befohlen wird, wird der Anker 56 durch die magnetische Kraft, die von der ersten Spule 50 und der zweiten Spule 52 erzeugt wird, auf eine Seite gedrückt. Dieser Anker 56 betätigt wiederum den Ritzelaktuator 57 derart, dass er mit dem Ritzel 58 in Eingriff gelangt. Das Ritzel 58 gleitet axial auf der Startermotorwelle 59, um mit den Zähnen des Schwungrad-Hohlrads 60 zu kämmen. Gleichzeitig gelangt der Anker 56, wie es in 5b gezeigt ist, mit einem Satz elektrischer Kontakte 54 in Eingriff, die dann öffnen, was eine Unterbrechung im Strom zu der zweiten Spule 52 hervorruft. Die Kraft der ersten Spule 50 ist ausreichend, um das Ritzel 58 in Relation zu dem Schwungrad-Hohlrad 60 während des "Halteabschnitts" des Ritzelbewegungsbetriebs zu halten. Dies ist ein elektromechanisches Verfahren zum Verringern des Stroms des Ritzelaktuatorsolenoids 15 während des "Halteabschnitts" bei dem sich im Voraus bewegenden Ritzel 58.
Dementsprechend stellt die zuvor beschriebene Vorrichtung ein verbessertes Verfahren für ein schnelles Ansprechen auf ein Neustartsignal für einen Motor 11 bereit, der ein Schwungrad-Hohlrad 60, einen traditionellen Starter 18 mit einem Ritzel 58, ein Ritzelaktuatorsolenoid 15 und ein Leistungsrelais 16 aufweist, wodurch der Stromfluss zu dem Ritzelaktuatorsolenoid 15 auf einen maximalen Einziehstrom A über eine vorbestimmte Zeitdauer 23 gesteuert wird, die ausreicht, damit das Ritzel 58 sich zu dem Schwungrad-Hohlrad 60 bewegen kann. An diesem Punkt wird der Strom des Ritzelaktuatorsolenoids 15 auf einen Pegel B vermindert, um das Ritzel 58 mit dem Schwungrad-Hohlrad 60 kämmend zu halten. Während dieses Betriebes wird der Stromfluss zu dem Leistungsrelais 16 separat mit weniger als dem minimalen Einziehstrom C gesteuert, damit der Relaisspulenstrom auf einen Pegel ansteigen kann, der unzureichend hoch ist, um ein Leistungsschalten des Leistungsrelais 16 zu bewirken. Dieser Strom sollte ausreichend hoch sein, um die Zeit, die erforderlich ist, damit das Leistungsrelais 16 in Ansprechen auf das Neustartsignal gestartet wird, um einen wesentlichen Teil zu verkürzen. Das Verfahren zum Steuern des Stromflusses zu dem Ritzelaktuatorsolenoid 15 und zum separaten Steuern des Stromflusses zu dem Leistungsrelais 16 kann mindestens eine Pulsweitenmodulationseinrichtung umfassen. Eine alternative Ausführungsform für das Verfahren der Stromsteuerung für das Ritzelaktuatorsolenoid 15 ist es, zwei Spulen in dem Ritzelaktua torsolenoid 15 zusammen mit einem Satz über einen Anker betätigter elektrischer Kontakte 54 bereitzustellen, die geöffnet werden können, um das Ritzelaktuatorsolenoid 15 in Ansprechen auf die Steuereinheit 10 mit einem relativ niedrigen Strompegel mit Energie zu beaufschlagen, um das Ritzelaktuatorsolenoid 15 zu steuern.
Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung ein "mildes hybrides" Start-Stopp-Fahrzeug mit einem Startsystem, das eine traditionelle Motor- und Getriebearchitektur benutzt. Die vorliegende Erfindung trennt das Ritzelaktuatorsolenoid von dem Startermotor-Leistungsschaltkreis. Es ist ein Leistungsrelais vorgesehen, um den Startermotor zu schalten. Das Ritzel in der vorliegenden Erfindung wird in Zuständen mit gestopptem Motor im Voraus zu dem Schwungrad-Hohlrad bewegt und mit diesem kämmend gehalten. Dann wird ein "Vorstrom" an das Leistungsrelais knapp unter dem angelegt, der erforderlich ist, um das Leistungsrelais mit Energie zu beaufschlagen. Nach einer Anforderung eines Motorstarts wird der Strom zunehmen, um das Relais mit Energie zu beaufschlagen und zuzulassen, dass der Startermotor anläuft. Auf diese Weise wird die Zeitverzögerung von dem Anlasssystem um einen wesentlichen Betrag verkürzt, was ein vorteilhaftes Neustarten und Ingangsetzen zulässt. Das Ritzelaktuatorsolenoid kann bei dieser Erfindung auch zwei Spulen aufweisen, die selektiv mit Energie beaufschlagt werden können.

Claims

Verbrennungsmotor, der in einer Start-Stopp-Betriebsart arbeiten kann, umfassend: einen Startermotor, der ein Ritzel aufweist, ein Leistungsrelais zum Schalten des Startermotors, eine Batterie zum Liefern einer Spannung und eines Stromes an den Starter, ein Ritzelaktuatorsolenoid zum Bewegen des Ritzels, eine Steuereinheit, die programmiert ist, um das Ritzelaktuatorsolenoid separat von dem Leistungsrelais zu betreiben, und eine gesteuerte Stromquelle für das Leistungsrelais, um während Zuständen mit ausgeschaltetem Motor einen Vorstrompegel zu liefern, und um den Strom zu erhöhen und somit ein Schalten des Leistungsrelais zuzulassen, wenn von der Steuereinheit ein Neustartsignal erfasst wird.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesteuerte Stromquelle für das Ritzelaktuatorsolenoid einen maximalen Einziehstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer während Zuständen mit ausgeschaltetem Motor liefert, und am Ende der vorbestimmten Zeitdauer den Strom für das Ritzelaktuatorsolenoid auf einen Haltestrom verringert.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuerte Stromquelle für das Leistungsrelais und die gesteuerte Stromquelle für das Ritzelaktuatorsolenoid Pulsweitenmodulationseinrichtungen sind.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzelaktuatorsolenoid zwei Spulen und einen über einen Anker betätigten Satz elektrischer Kontakte aufweist, die geöffnet werden können, um das Ritzelaktuatorsolenoid in Ansprechen auf die Steuereinheit mit einem relativ niedrigen Strompegel mit Energie zu beaufschlagen.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Motorsteuereinheit, wobei die Steuereinheit integral mit der Motorsteuereinheit ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der Batterie zwölf Volt beträgt.
Verbessertes Verfahren zur Stromsteuerung für ein schnelles Ansprechen auf ein Neustartsignal für einen Motor, der ein Schwungrad-Hohlrad, einen traditionellen Starter mit einem Ritzel, ein Ritzelaktuatorsolenoid, ein Leistungsrelais und eine Steuereinheit aufweist, mit den Schritten, dass: ein Stromfluss zu dem Ritzelaktuatorsolenoid mit einem maximalen erforderlichen Einziehstrom über eine vorbestimmte Zeit dauer gesteuert wird, die ausreicht, damit sich das Ritzel zu dem Schwungrad-Hohlrad bewegen kann, wobei der Ritzelaktuatorsolenoidstrom auf einen Pegel verringert wird, um das Ritzel mit dem Schwungrad-Hohlrad kämmend zu halten, und ein Stromfluss zu dem Leistungsrelais mit weniger als dem minimalen Einziehstrom während des gleichen Zeitraums, in dem der Strom zu dem Ritzelaktuatorsolenoid gesteuert wird, separat gesteuert wird, um dadurch zuzulassen, dass der Relaisspulenstrom auf einen Pegel ansteigt, der unzureichend hoch ist, um ein Leistungsschalten des Leistungsrelais zu bewirken, aber ausreichend hoch ist, um die Zeit, die erforderlich ist, damit das Leistungsrelais in Ansprechen auf das Neustartsignal geschaltet wird, um einen wesentlichen Teil zu verkürzen.
Verbessertes Verfahren zur Stromsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Steuerns des Stromflusses zu dem Ritzelaktuatorsolenoid und des separaten Steuerns des Stromflusses zu dem Leistungsrelais umfassen, dass mindestens eine Pulsweitenmodulationseinrichtung bereitgestellt wird.
Verbessertes Verfahren zur Stromsteuerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzelaktuatorsolenoid zwei Spulen und einen über einen Anker betätigten Satz elektrischer Kontakte aufweist, die geöffnet werden können, um das Ritzelaktuatorsolenoid in Ansprechen auf die Steuereinheit mit einem relativ niedrigen Strompegel mit Energie zu beaufschlagen, um das Ritzelaktuatorsolenoid zu steuern.
Verbessertes System zum Neustarten eines Motors, der ein Ritzelaktuatorsolenoid und ein Leistungsrelais aufweist, umfassend: eine erste gesteuerte Stromquelle, um das Ritzelaktuatorsolenoid mit hohen und niedrigen Strompegeln mit Energie zu beaufschlagen, eine zweite gesteuerte Stromquelle, um das Leistungsrelais mit niedrigen und hohen Strompegeln mit Energie zu beaufschlagen, und eine Steuereinheit für die gesteuerten Stromquellen, die betreibbar ist, um die erste gesteuerte Stromquelle auf dem hohen Strompegel zu halten, wenn die zweite gesteuerte Stromquelle auf dem niedrigen Strompegel gehalten wird, wobei die Steuereinheit betreibbar ist, um die erste gesteuerte Stromquelle auf dem niedrigen Strompegel zu halten, wenn die zweite gesteuerte Stromquelle auf dem hohen Strompegel gehalten wird.
Verbessertes System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Motorsteuereinheit, wobei die Steuereinheit integral mit der Motorsteuereinheit ist.
Verbessertes System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit für die gesteuerten Stromquellen mindestens eine Pulsweitenmodulationseinrichtung umfasst.